Номер 2, страница 143 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 8. Строение атома. Элементы классической электронной теории. Параграф 39. Диэлектрики в электрическом поле. Вопросы - номер 2, страница 143.

Условие.

2. В чём состоит явление поляризации диэлектрика?

Решение.

Явление поляризации диэлектрика — это процесс, происходящий в диэлектрическом материале при его помещении во внешнее электрическое поле. Суть явления заключается в ограниченном смещении или ориентации связанных зарядов (электронов, ионов) внутри диэлектрика, что приводит к появлению у вещества собственного макроскопического дипольного момента и возникновению внутреннего электрического поля, направленного против внешнего.

Диэлектрики — это вещества, которые практически не проводят электрический ток, так как в них почти нет свободных носителей заряда. Все заряды (электроны и ядра) связаны в атомах и молекулах. В зависимости от строения этих атомов и молекул, различают несколько основных механизмов поляризации:

Ориентационная (дипольная) поляризация
Этот механизм характерен для полярных диэлектриков, молекулы которых изначально обладают собственным дипольным моментом (их называют диполями). Примерами таких веществ являются вода $H_2O$, аммиак $NH_3$. В отсутствие внешнего поля эти диполи ориентированы хаотично из-за теплового движения, и их суммарный дипольный момент равен нулю. При наложении внешнего электрического поля $ \vec{E}_{0} $ на диполи начинает действовать вращающий момент, который стремится повернуть их вдоль силовых линий поля. В результате возникает преимущественная ориентация диполей, и диэлектрик в целом приобретает ненулевой дипольный момент.

Электронная (деформационная) поляризация
Этот механизм присущ всем диэлектрикам, но является основным для неполярных диэлектриков, состоящих из атомов или молекул, не имеющих собственного дипольного момента (например, инертные газы, водород $H_2$, кислород $O_2$). Под действием внешнего поля электронные оболочки атомов смещаются относительно ядер (электроны — против поля, ядра — по полю). В результате каждый атом или молекула деформируется и превращается в индуцированный (наведенный) диполь, то есть приобретает дипольный момент.

Ионная поляризация
Этот вид поляризации наблюдается в диэлектриках с ионной кристаллической решеткой (например, поваренная соль $NaCl$). Внешнее электрическое поле вызывает смещение подрешеток положительных и отрицательных ионов друг относительно друга, что приводит к возникновению дипольного момента у каждой элементарной ячейки кристалла.

В результате любого из этих механизмов поляризации на поверхностях диэлектрика, перпендикулярных силовым линиям внешнего поля, возникают нескомпенсированные связанные заряды: на одной поверхности — отрицательные, на другой — положительные. Эти связанные заряды создают внутри диэлектрика собственное электрическое поле $ \vec{E}_{i} $, которое направлено навстречу внешнему полю $ \vec{E}_{0} $.

Следовательно, результирующее электрическое поле $ \vec{E} $ внутри диэлектрика ослабляется по сравнению с внешним полем:
$ \vec{E} = \vec{E}_{0} + \vec{E}_{i} $
Так как поля направлены в противоположные стороны, по модулю:
$ E = E_{0} - E_{i} $

Величина, показывающая, во сколько раз поле внутри диэлектрика слабее внешнего поля, называется диэлектрической проницаемостью среды $ \varepsilon $:
$ \varepsilon = \frac{E_{0}}{E} $

Ответ: Явление поляризации диэлектрика заключается в смещении связанных электрических зарядов внутри диэлектрика под действием внешнего электрического поля. Это приводит к тому, что на поверхностях диэлектрика появляются связанные заряды, которые создают внутреннее электрическое поле, ослабляющее внешнее поле внутри вещества.